建筑材料及制品燃燒性能試驗(yàn)規(guī)范概述
日期：2017-02-10 有1007人瀏覽
作者 張翔 李風(fēng) 馬昳
【摘 要】 建筑材料和制品燃燒性試驗(yàn)規(guī)范對(duì)保證建筑物內(nèi)人的生命安全和財(cái)產(chǎn)安全是極為重要的。筆者對(duì)美國、加拿大、歐盟、日本以及中國的建筑材料燃燒性能試驗(yàn)規(guī)范進(jìn)行分析、比較和綜述。通過研究認(rèn)為：美國和加拿大對(duì)建筑材料燃燒性能的要求和試驗(yàn)方法基本相似，他們主要針對(duì)材料的燃燒性、火焰?zhèn)鞑ミM(jìn)行檢測(cè)；歐盟于2001年頒布了新的燃燒性分級(jí)體系，該分級(jí)體系包括專門針對(duì)鋪地材料部分和針對(duì)其他所有建筑構(gòu)件和產(chǎn)品部門；日本采用錐形量熱計(jì)法（ISO5660）將內(nèi)裝飾材料分為不燃、準(zhǔn)不燃和阻燃材料3個(gè)等級(jí)；我國對(duì)建筑材料的試驗(yàn)方法包括不燃性試驗(yàn)方法、墻和天花板內(nèi)裝飾材料的三級(jí)分級(jí)體系和鋪地兩級(jí)分級(jí)體系。
【關(guān)鍵詞】 建筑材料；制品；燃燒性；標(biāo)準(zhǔn)；規(guī)范
0 引言
建筑材料和制品燃燒性試驗(yàn)規(guī)范對(duì)保證建筑物內(nèi)人的生命安全和財(cái)產(chǎn)安全是非常重要的。由于建筑材料和制品的燃燒引發(fā)的火災(zāi)往往會(huì)導(dǎo)致人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，才迫使人們不得不制定相應(yīng)的規(guī)范和測(cè)試方法來解決建材及制品的燃燒性能問題。當(dāng)今的測(cè)試方法很多，范圍也非常廣泛，測(cè)試樣品從粉末狀到全尺寸火災(zāi)試驗(yàn)不等。測(cè)試方法還受到材料燃燒性試驗(yàn)參數(shù)的特殊規(guī)定，施加于材料表面的火焰強(qiáng)度、試驗(yàn)樣品的尺寸大小等諸多因素的影響。與此同時(shí)，某些特殊的規(guī)定如樣品方向、火焰強(qiáng)度等，使得現(xiàn)存的一些規(guī)范的測(cè)試結(jié)果與建筑材料或制品在全尺寸模擬火災(zāi)條件下的測(cè)試結(jié)果不相符，因此，不得不對(duì)某些有特殊要求的材料或制品的測(cè)試方法進(jìn)行修改或替換。
目前，對(duì)建筑材料和制品的燃燒性試驗(yàn)結(jié)果往往都是采用火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x來表征。20世紀(jì)70年代，國際上對(duì)材料燃燒性試驗(yàn)結(jié)果的比較，都是根據(jù)不同試驗(yàn)方法對(duì)材料進(jìn)行的分級(jí)判定，這無異于產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)，其試驗(yàn)結(jié)果間幾乎無可比性。筆者對(duì)目前國際上建筑材料和制品主要的燃燒性試驗(yàn)規(guī)范進(jìn)行概述，討論不同測(cè)試方法的優(yōu)缺點(diǎn)。只涉及建筑材料防火性能試驗(yàn)規(guī)范中ZUI常用的一部分。
1 美國建筑材料和制品的燃燒性要求
美國國際建筑規(guī)范(International Building Code)及其他建筑規(guī)范、國家防火保護(hù)協(xié)會(huì)(National Fire Protection Association, NFPA)101(NFPA 101)-生命安全規(guī)范等均對(duì)建筑材料和制品燃燒性及其危害的試驗(yàn)方法和標(biāo)準(zhǔn)作了相關(guān)規(guī)定。在美國，為公眾接受的判定標(biāo)準(zhǔn)和分級(jí)方法一般都參照國際建筑規(guī)范中的規(guī)定，該規(guī)范也是美國主要的建筑規(guī)范。上述規(guī)范均要求測(cè)試建筑材料的燃燒性和火焰?zhèn)鞑ヌ匦裕鼈兊臏y(cè)試方法分別對(duì)應(yīng)ASTM E136(燃燒性)和ASTM E84(火焰?zhèn)鞑?/span>)，其中ASTM E84還對(duì)可見煙的特征作了規(guī)定。
1.1 燃燒性試驗(yàn)方法
美國對(duì)不燃材料進(jìn)行分級(jí)的試驗(yàn)方法是ASTM E136，該方法測(cè)試材料在750℃的垂直管狀爐的熱行為。試驗(yàn)前對(duì)樣品進(jìn)行干燥處理，樣品的外形尺寸為38mm×38mm×51mm。材料如果能達(dá)到ASTM E136標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的指標(biāo)，即可判定為不燃材料。ASTM E136規(guī)定需對(duì)每個(gè)材料或制品4個(gè)樣品進(jìn)行測(cè)量，其中的3個(gè)樣品通過試驗(yàn)，即可判定材料為不燃材料。具體判定要求為：如果測(cè)試樣品的重量損失不大于50％，在試驗(yàn)開始后的前30s內(nèi)，首先樣品表面和內(nèi)部的溫升不超過30℃，其次樣品不燃燒；如果測(cè)試樣品的重量損失大于50％，則材料的溫度不超過試驗(yàn)前測(cè)得的材料達(dá)到穩(wěn)定時(shí)溫度，且整個(gè)試驗(yàn)過程中樣品不燃燒。
ASTM E136標(biāo)準(zhǔn)的注釋部分對(duì)該標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試方法和原理作了說明。Carpenter等指出，ASTM E136有一個(gè)重要的缺陷，那就是不能定量地測(cè)量材料的熱釋放率或燃燒性，只是定性地給出一個(gè)通過/不通過的試驗(yàn)結(jié)果。盡管如此，ASTM E136也是一個(gè)非常嚴(yán)格的試驗(yàn)，測(cè)試材料中即使只含有少量的可燃成份都常常會(huì)導(dǎo)致試驗(yàn)失敗。因此，根據(jù)ASTM E136，含有可燃性粘合劑和礦物木質(zhì)隔熱材料、爐渣混凝土、水泥與木屑的復(fù)合材料、木纖維增強(qiáng)石膏板等都判定為可燃材料。石膏墻板的板芯能滿足不燃性規(guī)定要求，而紙面石膏墻板卻不能通過不燃性試驗(yàn)。
此外，對(duì)可燃材料進(jìn)行阻燃處理并不能使之成為不燃材料，其試驗(yàn)結(jié)果也達(dá)不到ASTM E136的要求。Tewarson等認(rèn)為E136也能夠?yàn)樾阅芑馂?zāi)設(shè)計(jì)提供定量的數(shù)據(jù)支持。
為了對(duì)那些低燃燒性的材料進(jìn)行分級(jí)，需要其他的試驗(yàn)方法，如NFPA 259規(guī)定的建筑材料潛熱的試驗(yàn)方法。材料的燃燒潛熱是指材料在氧彈量熱汁測(cè)得的總熱量與其在750℃的爐子中放置2小時(shí)以后的測(cè)得燃燒熱值之間的差。
在NFPA 101生命安全規(guī)范中，該測(cè)試方法被用作判定難燃材料的標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定難燃材料的燃燒潛熱應(yīng)低于8140kJ/kg。Carpenter等研究了將錐形量熱計(jì)試驗(yàn)作為判定材料燃燒性能的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)，但他們同時(shí)指出，由該方法產(chǎn)生的分級(jí)系統(tǒng)可能會(huì)打亂現(xiàn)存的材料的分級(jí)體系。
1.2 內(nèi)裝飾材料的燃燒性試驗(yàn)
北美對(duì)建筑材料表面燃燒特性的主要試驗(yàn)是7.6 m的Steiner隧道爐試驗(yàn)。與之對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)有ASTM E84，NFPA 255和UL 723。該試驗(yàn)是在樣品的一末端施加長1.35 m的火焰作為燃燒源，來觀察材料表面的火焰?zhèn)鞑ヌ匦院腿紵^程的煙密度。根據(jù)所觀察的火焰?zhèn)鞑ィㄟ^計(jì)算火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x–時(shí)間曲線下的面積得到相對(duì)無因次火焰?zhèn)鞑ブ笖?shù)(Flame Spread Index，FSI)，為了便于計(jì)算，假定火焰前端不會(huì)后退。相對(duì)煙密度指數(shù)(Smoke Developed Index，SDI)是通過計(jì)算煙密度-時(shí)間曲線下的面積得到的，計(jì)算時(shí)，規(guī)定增強(qiáng)水泥板的SDI=0，紅橡木地板的SDI=100。歷史上也曾以紅橡本地板為100，石棉板為0來計(jì)算火焰?zhèn)鞑ブ笖?shù)和煙密度指數(shù)，目前仍采用火焰到達(dá)橡木板末端的時(shí)間來校準(zhǔn)設(shè)備，但不用來計(jì)算火焰?zhèn)鞑ブ笖?shù)。由于上述試驗(yàn)方法中都是將樣品安放在矩形試驗(yàn)爐的頂部，導(dǎo)致了樣品的安裝方法成為了這些測(cè)試方法中ZUI具爭(zhēng)議的地方。ASTM E84標(biāo)準(zhǔn)的附錄對(duì)樣品的安裝方法作了說明。
Tewarson等認(rèn)為E84的局限性與E648類似，即很難評(píng)價(jià)材料或制品在熱流作用下的火災(zāi)行為，而且環(huán)境條件、樣品的形狀、尺寸以及安裝方法都會(huì)對(duì)試驗(yàn)的結(jié)果產(chǎn)生影響。為了便于產(chǎn)品的研究和開發(fā)，人們常常采用其他的試驗(yàn)方法來對(duì)ASTM E84進(jìn)行校準(zhǔn)。
根據(jù)ASTM E84的FSI測(cè)試結(jié)果，將內(nèi)裝飾材料分為3個(gè)等級(jí)：A級(jí)或Ⅰ級(jí)要求FSI值不大于25；B級(jí)或Ⅱ級(jí)要求FSI值在26~75之間；C級(jí)或Ⅱ級(jí)要求FSI值在76~200之間。
如果材料的FSI值超過了Ⅲ級(jí)的上限值，則判定材料不達(dá)等級(jí)，該材料就不能在對(duì)材料燃燒性能有一定要求的場(chǎng)所使用。以上3個(gè)等級(jí)的SDI值都要求不大于450。建筑材料和制品的火焰?zhèn)鞑ブ笖?shù)值可以在Galbreath的論文以及美國森林和紙業(yè)協(xié)會(huì)(American Forest＆Paper Association)，Underwriters＇Laboratory, Underwriters＇Laboratory Canada和Intertek的出版物中查到。
對(duì)可燃材料的阻燃處理的主要目的是為了降低材料的火焰?zhèn)鞑ブ笖?shù)。表面是否經(jīng)過阻燃涂層處理對(duì)材料火焰?zhèn)鞑ブ笖?shù)值有正面或負(fù)面的影響，但這些影響都不足以改變材料的分級(jí)，除非原來的基底材料的分級(jí)本身就非常低。例如：磚頭、混凝土和石膏板的FSI為0，當(dāng)在它們的表面涂覆一層1.3mm的醇酸樹脂涂料、乳膠漆或纖維墻紙時(shí)，它們的FSI變?yōu)?/span>25。然而，當(dāng)在FSI分級(jí)為150的木材以及FSI分級(jí)為25石膏墻板表面涂覆一層1.3mm的醇酸樹脂涂料或乳膠漆或纖維墻紙時(shí)，是不會(huì)改變材料的分級(jí)的。
Belles認(rèn)為隧道爐試驗(yàn)并不能對(duì)所有材料的防火性能作出充分的評(píng)價(jià)，如泡沫塑料、織物墻面材料等。全尺寸的墻角火試驗(yàn)NFPA 265和NFPA 286為隧道爐試驗(yàn)提供了可供選擇的試驗(yàn)方法，這些試驗(yàn)方法與ASTM和ISO的墻角火試驗(yàn)類似，房間尺寸為2.4m×3.6m×2.4m，其中一面墻開一扇門作為通風(fēng)口，在房間的一角落放置一個(gè)丙烷燃燒器，對(duì)非織物的墻面和天花板裝飾材料的A級(jí)判定而言，可采用NFPA 286來替代隧道爐試驗(yàn)。在NFPA 286中，燃燒器需先提供5分鐘40kW的熱量，然后再提供10分鐘160kW的熱量。試驗(yàn)時(shí)根據(jù)材料的用途，將材料鋪滿3面墻和/或天花板。
試驗(yàn)的判定標(biāo)準(zhǔn)是：
1)在40kW的5分鐘供熱過程中，火焰不傳到天花板；
2)在160kW的10分鐘供熱過程中，火焰不傳到墻或天花板的邊緣且沒有轟燃現(xiàn)象發(fā)生；
3)總的煙釋放量不超過1000m2。
轟燃的判定標(biāo)準(zhǔn)是熱釋放率達(dá)到1MW，輻射到地板的熱量為20kW/m2，上層空氣的平均溫度達(dá)到600℃，“火焰竄出房門”以及預(yù)先貼于地板的目標(biāo)紙被點(diǎn)燃。
對(duì)于織物墻面材料A級(jí)判定可接受的替代試驗(yàn)為NFPA 265。在NFPA 265，對(duì)燃燒的規(guī)定供5分鐘40kW的熱量，然后再提供10分鐘150kW的熱量。該試驗(yàn)中材料有兩種安裝方法：
方法A是材料只覆蓋與燃燒器放置角落處相鄰的兩面墻；
方法B與NFPA 286類似，即材料覆蓋3面墻，有門的墻面不覆蓋測(cè)試的材料。
試驗(yàn)過程中觀測(cè)火焰?zhèn)鞑ァ⑷紵^程的滴落、轟燃以及峰值熱釋放率等參數(shù)。判定轟燃的標(biāo)準(zhǔn)是輻射到地板的熱量為25kW/m2、上層空氣的平均溫度達(dá)到650℃、“火焰竄出房門”以及貼于地板的目標(biāo)紙被點(diǎn)燃。
以上兩法除了對(duì)燃燒器的要求有少許區(qū)別以外，燃燒器放置位置也不一樣，在NFPA 286中，燃燒器是直接靠著墻面，而NFPA 265中燃燒器離墻面還有51mm的距離。由于燃燒器的火焰不能與天花板材料接觸，所以NFPA 265不能用于天花板材料的測(cè)試，而NFPA 286可以對(duì)天花板材料進(jìn)行測(cè)試，一方面是因?yàn)?/span>NFPA 286中燃燒器釋放的熱量較高，更重要的是燃燒器直接與墻面接觸，從而使火焰能夠沿墻面?zhèn)鞯煤芨摺?duì)裝飾材料或其他吊頂材料，可用NFPA 701中的方法中來判定材料是否阻燃，到底選用那種試驗(yàn)方法取決于測(cè)試織物或薄膜的類型。
臨界輻射熱通量試驗(yàn)裝置是專門用于地毯和其他的鋪地材料質(zhì)量檢測(cè)和控制，但是對(duì)木質(zhì)地板、聚乙烯基薄膜、油布以及其他彈性非纖維鋪地材料不做這方面的要求。相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)有ASTM E648和NFPA 253。由于輻射板與底板之間有30度的夾角，因此，沿樣品表面的熱輻射通量從11kW/m2到1kW/m2不等。臨界輻射熱通量對(duì)應(yīng)于火焰前端傳播ZUI遠(yuǎn)的距離。
Blackmore等認(rèn)為，鋪地材料輻射面板阻止了火焰沿水平方向傳播，此時(shí)材料熱解的熱源來自外部的熱流和前端火焰的對(duì)流和傳導(dǎo)。材料的臨界輻射通量大于或等于4.5kW/m2定為1級(jí)，在2.2~4.5kW/m2之間定為2級(jí)(美國標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范中采用的單位是W/cm2)。
ASTM E84試驗(yàn)持續(xù)時(shí)間為10分鐘，對(duì)阻燃處理木材而言，其持續(xù)時(shí)間為30分鐘，在隨后的20分種內(nèi)，阻燃處理木材的FSI值不能超過25且沒有明顯的增面燃燒現(xiàn)象。此外，在試驗(yàn)過程中，火焰前端不超過3.2m(從燃燒器的中心線算起)。
對(duì)那些用于潮濕或多雨環(huán)境中的阻燃處理木材，需先經(jīng)ASTM D2898的環(huán)境試驗(yàn)后，再按ASTM E84進(jìn)行試驗(yàn)，測(cè)得FSI值不能增大。由于對(duì)那些受熱會(huì)熔融的泡沫隔熱材料進(jìn)行火災(zāi)性能試驗(yàn)很困難，除ASTM E84外，還對(duì)它們作了特殊的要求：用于屋頂遮蓋的泡沫隔熱材料被歸為構(gòu)件，按FM 4450或UL 1256進(jìn)行試驗(yàn)；用于外墻隔熱的泡沫塑料材料，可按NFPA 268和NFPA 285進(jìn)行測(cè)試。NFPA 268是將1.2m×2.4m試驗(yàn)樣品暴露在12.5kW/m2的熱流下并強(qiáng)制點(diǎn)燃20分鐘。NFPA 285屬于中等規(guī)模的試驗(yàn)，試驗(yàn)裝置具有多層結(jié)構(gòu)且高度不低于4.6m。
對(duì)那些需滿足特殊要求的泡沫塑料，可采用的大型試驗(yàn)還包括FM 4880，UL 1040，NFPA 286或UL 1715。對(duì)那些用于光信號(hào)傳輸塑料，分別采用ASTM D1929來測(cè)量它們的自燃溫度，ASTM D2843來測(cè)量它們的煙密度指數(shù)，ASTM D635對(duì)其燃燒性能進(jìn)行分級(jí)(CC1和CC2級(jí))。暴露在外的隔熱材料采用ASTM E84來測(cè)量其火焰?zhèn)鞑ァ６鴮?duì)于松裝材料，由于材料不能按ASTM E84進(jìn)行放置，可采用加拿大底板隧道爐試驗(yàn)(CAN/ULC S102.2)來測(cè)量其火焰?zhèn)鞑ヌ匦浴Ｔ摷幽么蟮装逅淼罓t試驗(yàn)解決了松裝隔熱材料的測(cè)試方法的問題，它將測(cè)試樣品放置在ASTM E84的爐子底部并將燃燒器方向向下對(duì)準(zhǔn)試驗(yàn)樣品。暴露在外的閣樓地板隔熱材料采用ASTM E970的臨界輻射通量試驗(yàn)來對(duì)它們進(jìn)行測(cè)試，并規(guī)定該隔熱材料的臨界輻射通量不小于0.12W/cm2。
美國聯(lián)邦消費(fèi)者產(chǎn)品安全委員會(huì)(CPSC)規(guī)定纖維索松裝隔熱材料按ASTM E970進(jìn)行試驗(yàn)。ASTM E108(UL 790)是專門針對(duì)屋頂遮蓋物的試驗(yàn)方法。ASTM E108包括4個(gè)獨(dú)立的火災(zāi)試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果將材料分為3個(gè)級(jí)別(A，B和C級(jí))，A級(jí)ZUI嚴(yán)格。屋頂遮蓋物試驗(yàn)主要考慮材料的阻燃性，以防止火焰穿過遮蓋物進(jìn)入內(nèi)部結(jié)構(gòu)，除此之外，該標(biāo)準(zhǔn)也對(duì)材料表面的燃燒性也作了要求。試驗(yàn)時(shí)將發(fā)光氣焰燃燒器放在傾斜頂板的邊緣，頂板寬度為1m，試驗(yàn)中控制空氣流量為5.3m/s。用于A，B和C >260
C
2 加拿大對(duì)建筑材料燃燒性能的要求
加拿大建筑和防火規(guī)范委員會(huì)負(fù)責(zé)加拿大的國家建筑規(guī)范。加拿大對(duì)建筑材料防火性能的要求與試驗(yàn)方法與美國類似，材料不燃性的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)是CAN4-S114-M80，隧道爐試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)是CAN/ULC-S102-M88。此外，加拿大還有一個(gè)將測(cè)試樣品置于隧道爐底部的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)-CAN/ULC-S102.2-M88。CAN/ULC-S102.2-M88試驗(yàn)方法的制定主要基于下面3個(gè)目的：
一是針對(duì)水平應(yīng)用的材料，這些材料只有上表面才可能暴露在熱源中；
二是針對(duì)那些試驗(yàn)時(shí)需要輔助支撐的材料，如松裝隔熱材料等，但這些材料在實(shí)際應(yīng)用中本身不需要輔助支撐；
三是用于熱塑性塑料，燃燒時(shí)熱塑性材料會(huì)熔融或滴落。
相比而言，將材料置于頂部的ASTM E84隧道爐試驗(yàn)方法測(cè)得的火焰?zhèn)鞑ブ狄炔牧现糜诘撞康?/span>CAN/ULC-S102.2-M88隧道爐的試驗(yàn)結(jié)果要低些。加拿大鋪底隧道爐試驗(yàn)解決了松裝隔熱材料進(jìn)行燃燒試驗(yàn)的問題。除了一些特殊要求以外，CAN/ULC-S102.2-M88規(guī)定的火焰?zhèn)鞑サ燃?jí)的上限值為25，75或150，在對(duì)材料進(jìn)行判定時(shí)，對(duì)發(fā)煙等級(jí)的規(guī)定值分別為50，100，300和500。CAN/ULC-S107-M87是專門針對(duì)屋頂遮蓋物的燃燒性能試驗(yàn)制定的標(biāo)準(zhǔn)。ZUI近，加拿大一些專家建議將錐形量熱計(jì)作為材料燃燒等級(jí)判定的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法(ULC–S135–04)。
3 歐盟對(duì)建筑材料燃燒性能的要求
歐盟的成員國于2001年頒布了新的燃燒性分級(jí)體系，其目的是希望新的分級(jí)體系取代歐盟現(xiàn)行的大量的不同測(cè)試方法和分級(jí)體系。該新的分級(jí)體系包括兩個(gè)部分：**部分專門針對(duì)鋪地材料(見表1)，另一部分針對(duì)其他所有建筑構(gòu)件材料和產(chǎn)品(見表2)。表1和表2中的下標(biāo)“FL”代表鋪地材料分級(jí)。該分級(jí)體系在歐盟聯(lián)合公報(bào)(Official Journal of the European Communities, OJ L50, 23.2.200, P. 14)以標(biāo)題“EN 13501–1”正式出版。這些分級(jí)體系參照的火災(zāi)案例是墻角火試驗(yàn)，墻角火的試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)是ISO 9705。
建議材料分級(jí)的試驗(yàn)方法和標(biāo)準(zhǔn)具體如下：
1) ISO EN 1182，不燃性試驗(yàn)，對(duì)火災(zāi)無重要貢獻(xiàn)建筑產(chǎn)品的確認(rèn)，用于材料A1、A2、A1FL和A2FL級(jí)的判定；
2) ISO EN 1716，熱值，材料完全燃燒的潛熱，用于材料A1，A2，A1FL，A2FL級(jí)的判定；
3) EN 13823，單個(gè)物件燃燒試驗(yàn)，置于墻角的單個(gè)燃燒物件對(duì)火災(zāi)發(fā)展的貢獻(xiàn)評(píng)價(jià)，用于材料A2，B，C，D級(jí)的判定；
4) ISO EN 11925–2，點(diǎn)燃試驗(yàn)，材料在小火焰作用下的點(diǎn)燃性能評(píng)價(jià)，用于材料B，C，D，E，BFL，CFL，DFL，EFL級(jí)的判定；
5) ISO EN 9239–1，輻射熱源下鋪地材料的燃燒行為，材料水平表面火焰熄滅后的臨界輻射通量評(píng)價(jià)，用于材料A2FL，BFL，CFL，DFL，EFL級(jí)的判定。
4 日本對(duì)建筑材料燃燒性能的要求
日本彩錐形量熱計(jì)的試驗(yàn)結(jié)果將內(nèi)裝飾材料分為3個(gè)級(jí)別，試驗(yàn)方法參照ISO 5660-1，試驗(yàn)時(shí)施加于材料表面的輻射熱流均為50kW/m2，具體的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)如表3所示。
5 國內(nèi)對(duì)建筑材料燃燒性能的要求
我國不僅建立了不燃材料的試驗(yàn)方法，而且還建立了針對(duì)墻壁和天花板內(nèi)裝飾材料燃燒性能試驗(yàn)的三級(jí)分級(jí)體系。此外，還專門針對(duì)鋪地材料建立了兩級(jí)分級(jí)體系。目前，國內(nèi)針對(duì)建筑材料和制品燃燒性能的試驗(yàn)方法有如下一些標(biāo)準(zhǔn)：
1)GB 5464—1999，建筑材料的不燃性試驗(yàn)方法，該試驗(yàn)方法的原理與ISO 1182和ASTM E136類似，用于不燃材料的A級(jí)判定；
2)GB 8625—1988，可燃材料的燃燒性能試驗(yàn)，談試驗(yàn)采用德國的DIN 4102-15火災(zāi)試驗(yàn)裝置來對(duì)墻和天花板隔板裝飾材料燃燒性能作B1和B2級(jí)判定；
3)GB 8626—1988，建筑材料的燃燒性試驗(yàn)，該試驗(yàn)采用Kline燃燒器對(duì)墻和天花板隔板裝飾材料的燃燒性能作B3級(jí)判定；
4)GB 11785—1989，鋪地材料的熱傳遞判定-熱輻射法，該試驗(yàn)方法的原理與ASTM E648和ISO 9239-1類似，臨界輻射通量>4.5 kW/m2的鋪地材料判定為B1級(jí)，臨界輻射通量在4.5~2.3 kW/m2之間的鋪地材料判定為B2級(jí)。
6 結(jié)論
1)隨著社會(huì)的發(fā)展和進(jìn)步，新材料、新技術(shù)層出不窮，必將推動(dòng)火災(zāi)測(cè)試技術(shù)的革新，從而促進(jìn)建筑材料燃燒性能試驗(yàn)方法的進(jìn)步。其中ZUI主要的一個(gè)推動(dòng)力就是防火保護(hù)專業(yè)中相關(guān)工程技術(shù)水平的發(fā)展和提高，目前，人們?cè)絹碓蕉嗟夭捎没馂?zāi)模型來說明防火安全可接受的程度，這必將推動(dòng)火災(zāi)性能試驗(yàn)方法的發(fā)展和改進(jìn)，通過改進(jìn)的測(cè)試方法的試驗(yàn)結(jié)果可以直接用作火災(zāi)模型的數(shù)據(jù)輸入，而那些只能在規(guī)定和有限條件下對(duì)材料防火性能進(jìn)行比較測(cè)試的方法和標(biāo)準(zhǔn)會(huì)逐漸被人們所摒棄。
2)人們可以運(yùn)用火災(zāi)模型將建筑材料在規(guī)定條件下測(cè)得的數(shù)據(jù)與材料在火災(zāi)中的實(shí)際危害性聯(lián)系起來。國際社會(huì)加強(qiáng)性能化或目標(biāo)化建筑規(guī)范的建立和實(shí)施也會(huì)推動(dòng)防火保護(hù)工程技術(shù)的發(fā)展。許多傳統(tǒng)的說明性試驗(yàn)規(guī)范將阻礙性能化試驗(yàn)規(guī)范優(yōu)點(diǎn)的體現(xiàn)。
3)為了對(duì)建筑材料防火性能進(jìn)行統(tǒng)一而可靠的評(píng)價(jià)，應(yīng)盡量采用定量試驗(yàn)來進(jìn)行，而不是采用肉眼觀察的方法。即使性能化試驗(yàn)規(guī)范近期不能實(shí)現(xiàn)，也應(yīng)當(dāng)盡量采用定量試驗(yàn)來評(píng)價(jià)材料的火災(zāi)安全性能，以保證說明性規(guī)范的合理性。
4)目前建筑材料試驗(yàn)規(guī)范的發(fā)展趨勢(shì)，一是采用新的標(biāo)準(zhǔn)火災(zāi)測(cè)試方法取代那些只能給材料簡(jiǎn)單定級(jí)的的舊試驗(yàn)方法，這些新的試驗(yàn)方法一方面可以為數(shù)學(xué)火災(zāi)模型提供數(shù)據(jù)輸入，另一方面還能進(jìn)行火災(zāi)危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)；二是采用實(shí)體火災(zāi)試驗(yàn)來確定小型試驗(yàn)和模型的有效性。
5)采用性能化試驗(yàn)規(guī)范取代說明性防火規(guī)范。取消材料特別許可試驗(yàn)，采用熱釋放率來評(píng)價(jià)材料的燃燒性能，用更科學(xué)的方法(精確的數(shù)據(jù)、試驗(yàn)和測(cè)試方法)對(duì)材料的燃燒性能作出公正的評(píng)價(jià)，已成為發(fā)展趨勢(shì)。
6)人們?cè)谙Ｍ虏牧虾偷臀ｋU(xiǎn)性材料出現(xiàn)的同時(shí)，還應(yīng)當(dāng)建立新標(biāo)準(zhǔn)和方法來對(duì)材料的燃燒性能作出科學(xué)的評(píng)價(jià)。
【摘 要】 建筑材料和制品燃燒性試驗(yàn)規(guī)范對(duì)保證建筑物內(nèi)人的生命安全和財(cái)產(chǎn)安全是極為重要的。筆者對(duì)美國、加拿大、歐盟、日本以及中國的建筑材料燃燒性能試驗(yàn)規(guī)范進(jìn)行分析、比較和綜述。通過研究認(rèn)為：美國和加拿大對(duì)建筑材料燃燒性能的要求和試驗(yàn)方法基本相似，他們主要針對(duì)材料的燃燒性、火焰?zhèn)鞑ミM(jìn)行檢測(cè)；歐盟于2001年頒布了新的燃燒性分級(jí)體系，該分級(jí)體系包括專門針對(duì)鋪地材料部分和針對(duì)其他所有建筑構(gòu)件和產(chǎn)品部門；日本采用錐形量熱計(jì)法（ISO5660）將內(nèi)裝飾材料分為不燃、準(zhǔn)不燃和阻燃材料3個(gè)等級(jí)；我國對(duì)建筑材料的試驗(yàn)方法包括不燃性試驗(yàn)方法、墻和天花板內(nèi)裝飾材料的三級(jí)分級(jí)體系和鋪地兩級(jí)分級(jí)體系。
【關(guān)鍵詞】 建筑材料；制品；燃燒性；標(biāo)準(zhǔn)；規(guī)范
0 引言
建筑材料和制品燃燒性試驗(yàn)規(guī)范對(duì)保證建筑物內(nèi)人的生命安全和財(cái)產(chǎn)安全是非常重要的。由于建筑材料和制品的燃燒引發(fā)的火災(zāi)往往會(huì)導(dǎo)致人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，才迫使人們不得不制定相應(yīng)的規(guī)范和測(cè)試方法來解決建材及制品的燃燒性能問題。當(dāng)今的測(cè)試方法很多，范圍也非常廣泛，測(cè)試樣品從粉末狀到全尺寸火災(zāi)試驗(yàn)不等。測(cè)試方法還受到材料燃燒性試驗(yàn)參數(shù)的特殊規(guī)定，施加于材料表面的火焰強(qiáng)度、試驗(yàn)樣品的尺寸大小等諸多因素的影響。與此同時(shí)，某些特殊的規(guī)定如樣品方向、火焰強(qiáng)度等，使得現(xiàn)存的一些規(guī)范的測(cè)試結(jié)果與建筑材料或制品在全尺寸模擬火災(zāi)條件下的測(cè)試結(jié)果不相符，因此，不得不對(duì)某些有特殊要求的材料或制品的測(cè)試方法進(jìn)行修改或替換。
目前，對(duì)建筑材料和制品的燃燒性試驗(yàn)結(jié)果往往都是采用火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x來表征。20世紀(jì)70年代，國際上對(duì)材料燃燒性試驗(yàn)結(jié)果的比較，都是根據(jù)不同試驗(yàn)方法對(duì)材料進(jìn)行的分級(jí)判定，這無異于產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)，其試驗(yàn)結(jié)果間幾乎無可比性。筆者對(duì)目前國際上建筑材料和制品主要的燃燒性試驗(yàn)規(guī)范進(jìn)行概述，討論不同測(cè)試方法的優(yōu)缺點(diǎn)。只涉及建筑材料防火性能試驗(yàn)規(guī)范中ZUI常用的一部分。
1 美國建筑材料和制品的燃燒性要求
美國國際建筑規(guī)范(International Building Code)及其他建筑規(guī)范、國家防火保護(hù)協(xié)會(huì)(National Fire Protection Association, NFPA)101(NFPA 101)-生命安全規(guī)范等均對(duì)建筑材料和制品燃燒性及其危害的試驗(yàn)方法和標(biāo)準(zhǔn)作了相關(guān)規(guī)定。在美國，為公眾接受的判定標(biāo)準(zhǔn)和分級(jí)方法一般都參照國際建筑規(guī)范中的規(guī)定，該規(guī)范也是美國主要的建筑規(guī)范。上述規(guī)范均要求測(cè)試建筑材料的燃燒性和火焰?zhèn)鞑ヌ匦裕鼈兊臏y(cè)試方法分別對(duì)應(yīng)ASTM E136(燃燒性)和ASTM E84(火焰?zhèn)鞑?/span>)，其中ASTM E84還對(duì)可見煙的特征作了規(guī)定。
1.1 燃燒性試驗(yàn)方法
美國對(duì)不燃材料進(jìn)行分級(jí)的試驗(yàn)方法是ASTM E136，該方法測(cè)試材料在750℃的垂直管狀爐的熱行為。試驗(yàn)前對(duì)樣品進(jìn)行干燥處理，樣品的外形尺寸為38mm×38mm×51mm。材料如果能達(dá)到ASTM E136標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的指標(biāo)，即可判定為不燃材料。ASTM E136規(guī)定需對(duì)每個(gè)材料或制品4個(gè)樣品進(jìn)行測(cè)量，其中的3個(gè)樣品通過試驗(yàn)，即可判定材料為不燃材料。具體判定要求為：如果測(cè)試樣品的重量損失不大于50％，在試驗(yàn)開始后的前30s內(nèi)，首先樣品表面和內(nèi)部的溫升不超過30℃，其次樣品不燃燒；如果測(cè)試樣品的重量損失大于50％，則材料的溫度不超過試驗(yàn)前測(cè)得的材料達(dá)到穩(wěn)定時(shí)溫度，且整個(gè)試驗(yàn)過程中樣品不燃燒。
ASTM E136標(biāo)準(zhǔn)的注釋部分對(duì)該標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試方法和原理作了說明。Carpenter等指出，ASTM E136有一個(gè)重要的缺陷，那就是不能定量地測(cè)量材料的熱釋放率或燃燒性，只是定性地給出一個(gè)通過/不通過的試驗(yàn)結(jié)果。盡管如此，ASTM E136也是一個(gè)非常嚴(yán)格的試驗(yàn)，測(cè)試材料中即使只含有少量的可燃成份都常常會(huì)導(dǎo)致試驗(yàn)失敗。因此，根據(jù)ASTM E136，含有可燃性粘合劑和礦物木質(zhì)隔熱材料、爐渣混凝土、水泥與木屑的復(fù)合材料、木纖維增強(qiáng)石膏板等都判定為可燃材料。石膏墻板的板芯能滿足不燃性規(guī)定要求，而紙面石膏墻板卻不能通過不燃性試驗(yàn)。
此外，對(duì)可燃材料進(jìn)行阻燃處理并不能使之成為不燃材料，其試驗(yàn)結(jié)果也達(dá)不到ASTM E136的要求。Tewarson等認(rèn)為E136也能夠?yàn)樾阅芑馂?zāi)設(shè)計(jì)提供定量的數(shù)據(jù)支持。
為了對(duì)那些低燃燒性的材料進(jìn)行分級(jí)，需要其他的試驗(yàn)方法，如NFPA 259規(guī)定的建筑材料潛熱的試驗(yàn)方法。材料的燃燒潛熱是指材料在氧彈量熱汁測(cè)得的總熱量與其在750℃的爐子中放置2小時(shí)以后的測(cè)得燃燒熱值之間的差。
在NFPA 101生命安全規(guī)范中，該測(cè)試方法被用作判定難燃材料的標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定難燃材料的燃燒潛熱應(yīng)低于8140kJ/kg。Carpenter等研究了將錐形量熱計(jì)試驗(yàn)作為判定材料燃燒性能的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)，但他們同時(shí)指出，由該方法產(chǎn)生的分級(jí)系統(tǒng)可能會(huì)打亂現(xiàn)存的材料的分級(jí)體系。
1.2 內(nèi)裝飾材料的燃燒性試驗(yàn)
北美對(duì)建筑材料表面燃燒特性的主要試驗(yàn)是7.6 m的Steiner隧道爐試驗(yàn)。與之對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)有ASTM E84，NFPA 255和UL 723。該試驗(yàn)是在樣品的一末端施加長1.35 m的火焰作為燃燒源，來觀察材料表面的火焰?zhèn)鞑ヌ匦院腿紵^程的煙密度。根據(jù)所觀察的火焰?zhèn)鞑ィㄟ^計(jì)算火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x–時(shí)間曲線下的面積得到相對(duì)無因次火焰?zhèn)鞑ブ笖?shù)(Flame Spread Index，FSI)，為了便于計(jì)算，假定火焰前端不會(huì)后退。相對(duì)煙密度指數(shù)(Smoke Developed Index，SDI)是通過計(jì)算煙密度-時(shí)間曲線下的面積得到的，計(jì)算時(shí)，規(guī)定增強(qiáng)水泥板的SDI=0，紅橡木地板的SDI=100。歷史上也曾以紅橡本地板為100，石棉板為0來計(jì)算火焰?zhèn)鞑ブ笖?shù)和煙密度指數(shù)，目前仍采用火焰到達(dá)橡木板末端的時(shí)間來校準(zhǔn)設(shè)備，但不用來計(jì)算火焰?zhèn)鞑ブ笖?shù)。由于上述試驗(yàn)方法中都是將樣品安放在矩形試驗(yàn)爐的頂部，導(dǎo)致了樣品的安裝方法成為了這些測(cè)試方法中ZUI具爭(zhēng)議的地方。ASTM E84標(biāo)準(zhǔn)的附錄對(duì)樣品的安裝方法作了說明。
Tewarson等認(rèn)為E84的局限性與E648類似，即很難評(píng)價(jià)材料或制品在熱流作用下的火災(zāi)行為，而且環(huán)境條件、樣品的形狀、尺寸以及安裝方法都會(huì)對(duì)試驗(yàn)的結(jié)果產(chǎn)生影響。為了便于產(chǎn)品的研究和開發(fā)，人們常常采用其他的試驗(yàn)方法來對(duì)ASTM E84進(jìn)行校準(zhǔn)。
根據(jù)ASTM E84的FSI測(cè)試結(jié)果，將內(nèi)裝飾材料分為3個(gè)等級(jí)：A級(jí)或Ⅰ級(jí)要求FSI值不大于25；B級(jí)或Ⅱ級(jí)要求FSI值在26~75之間；C級(jí)或Ⅱ級(jí)要求FSI值在76~200之間。
如果材料的FSI值超過了Ⅲ級(jí)的上限值，則判定材料不達(dá)等級(jí)，該材料就不能在對(duì)材料燃燒性能有一定要求的場(chǎng)所使用。以上3個(gè)等級(jí)的SDI值都要求不大于450。建筑材料和制品的火焰?zhèn)鞑ブ笖?shù)值可以在Galbreath的論文以及美國森林和紙業(yè)協(xié)會(huì)(American Forest＆Paper Association)，Underwriters＇Laboratory, Underwriters＇Laboratory Canada和Intertek的出版物中查到。
對(duì)可燃材料的阻燃處理的主要目的是為了降低材料的火焰?zhèn)鞑ブ笖?shù)。表面是否經(jīng)過阻燃涂層處理對(duì)材料火焰?zhèn)鞑ブ笖?shù)值有正面或負(fù)面的影響，但這些影響都不足以改變材料的分級(jí)，除非原來的基底材料的分級(jí)本身就非常低。例如：磚頭、混凝土和石膏板的FSI為0，當(dāng)在它們的表面涂覆一層1.3mm的醇酸樹脂涂料、乳膠漆或纖維墻紙時(shí)，它們的FSI變?yōu)?/span>25。然而，當(dāng)在FSI分級(jí)為150的木材以及FSI分級(jí)為25石膏墻板表面涂覆一層1.3mm的醇酸樹脂涂料或乳膠漆或纖維墻紙時(shí)，是不會(huì)改變材料的分級(jí)的。
Belles認(rèn)為隧道爐試驗(yàn)并不能對(duì)所有材料的防火性能作出充分的評(píng)價(jià)，如泡沫塑料、織物墻面材料等。全尺寸的墻角火試驗(yàn)NFPA 265和NFPA 286為隧道爐試驗(yàn)提供了可供選擇的試驗(yàn)方法，這些試驗(yàn)方法與ASTM和ISO的墻角火試驗(yàn)類似，房間尺寸為2.4m×3.6m×2.4m，其中一面墻開一扇門作為通風(fēng)口，在房間的一角落放置一個(gè)丙烷燃燒器，對(duì)非織物的墻面和天花板裝飾材料的A級(jí)判定而言，可采用NFPA 286來替代隧道爐試驗(yàn)。在NFPA 286中，燃燒器需先提供5分鐘40kW的熱量，然后再提供10分鐘160kW的熱量。試驗(yàn)時(shí)根據(jù)材料的用途，將材料鋪滿3面墻和/或天花板。
試驗(yàn)的判定標(biāo)準(zhǔn)是：
1)在40kW的5分鐘供熱過程中，火焰不傳到天花板；
2)在160kW的10分鐘供熱過程中，火焰不傳到墻或天花板的邊緣且沒有轟燃現(xiàn)象發(fā)生；
3)總的煙釋放量不超過1000m2。
轟燃的判定標(biāo)準(zhǔn)是熱釋放率達(dá)到1MW，輻射到地板的熱量為20kW/m2，上層空氣的平均溫度達(dá)到600℃，“火焰竄出房門”以及預(yù)先貼于地板的目標(biāo)紙被點(diǎn)燃。
對(duì)于織物墻面材料A級(jí)判定可接受的替代試驗(yàn)為NFPA 265。在NFPA 265，對(duì)燃燒的規(guī)定供5分鐘40kW的熱量，然后再提供10分鐘150kW的熱量。該試驗(yàn)中材料有兩種安裝方法：
方法A是材料只覆蓋與燃燒器放置角落處相鄰的兩面墻；
方法B與NFPA 286類似，即材料覆蓋3面墻，有門的墻面不覆蓋測(cè)試的材料。
試驗(yàn)過程中觀測(cè)火焰?zhèn)鞑ァ⑷紵^程的滴落、轟燃以及峰值熱釋放率等參數(shù)。判定轟燃的標(biāo)準(zhǔn)是輻射到地板的熱量為25kW/m2、上層空氣的平均溫度達(dá)到650℃、“火焰竄出房門”以及貼于地板的目標(biāo)紙被點(diǎn)燃。
以上兩法除了對(duì)燃燒器的要求有少許區(qū)別以外，燃燒器放置位置也不一樣，在NFPA 286中，燃燒器是直接靠著墻面，而NFPA 265中燃燒器離墻面還有51mm的距離。由于燃燒器的火焰不能與天花板材料接觸，所以NFPA 265不能用于天花板材料的測(cè)試，而NFPA 286可以對(duì)天花板材料進(jìn)行測(cè)試，一方面是因?yàn)?/span>NFPA 286中燃燒器釋放的熱量較高，更重要的是燃燒器直接與墻面接觸，從而使火焰能夠沿墻面?zhèn)鞯煤芨摺?duì)裝飾材料或其他吊頂材料，可用NFPA 701中的方法中來判定材料是否阻燃，到底選用那種試驗(yàn)方法取決于測(cè)試織物或薄膜的類型。
臨界輻射熱通量試驗(yàn)裝置是專門用于地毯和其他的鋪地材料質(zhì)量檢測(cè)和控制，但是對(duì)木質(zhì)地板、聚乙烯基薄膜、油布以及其他彈性非纖維鋪地材料不做這方面的要求。相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)有ASTM E648和NFPA 253。由于輻射板與底板之間有30度的夾角，因此，沿樣品表面的熱輻射通量從11kW/m2到1kW/m2不等。臨界輻射熱通量對(duì)應(yīng)于火焰前端傳播ZUI遠(yuǎn)的距離。
Blackmore等認(rèn)為，鋪地材料輻射面板阻止了火焰沿水平方向傳播，此時(shí)材料熱解的熱源來自外部的熱流和前端火焰的對(duì)流和傳導(dǎo)。材料的臨界輻射通量大于或等于4.5kW/m2定為1級(jí)，在2.2~4.5kW/m2之間定為2級(jí)(美國標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范中采用的單位是W/cm2)。
ASTM E84試驗(yàn)持續(xù)時(shí)間為10分鐘，對(duì)阻燃處理木材而言，其持續(xù)時(shí)間為30分鐘，在隨后的20分種內(nèi)，阻燃處理木材的FSI值不能超過25且沒有明顯的增面燃燒現(xiàn)象。此外，在試驗(yàn)過程中，火焰前端不超過3.2m(從燃燒器的中心線算起)。
對(duì)那些用于潮濕或多雨環(huán)境中的阻燃處理木材，需先經(jīng)ASTM D2898的環(huán)境試驗(yàn)后，再按ASTM E84進(jìn)行試驗(yàn)，測(cè)得FSI值不能增大。由于對(duì)那些受熱會(huì)熔融的泡沫隔熱材料進(jìn)行火災(zāi)性能試驗(yàn)很困難，除ASTM E84外，還對(duì)它們作了特殊的要求：用于屋頂遮蓋的泡沫隔熱材料被歸為構(gòu)件，按FM 4450或UL 1256進(jìn)行試驗(yàn)；用于外墻隔熱的泡沫塑料材料，可按NFPA 268和NFPA 285進(jìn)行測(cè)試。NFPA 268是將1.2m×2.4m試驗(yàn)樣品暴露在12.5kW/m2的熱流下并強(qiáng)制點(diǎn)燃20分鐘。NFPA 285屬于中等規(guī)模的試驗(yàn)，試驗(yàn)裝置具有多層結(jié)構(gòu)且高度不低于4.6m。
對(duì)那些需滿足特殊要求的泡沫塑料，可采用的大型試驗(yàn)還包括FM 4880，UL 1040，NFPA 286或UL 1715。對(duì)那些用于光信號(hào)傳輸塑料，分別采用ASTM D1929來測(cè)量它們的自燃溫度，ASTM D2843來測(cè)量它們的煙密度指數(shù)，ASTM D635對(duì)其燃燒性能進(jìn)行分級(jí)(CC1和CC2級(jí))。暴露在外的隔熱材料采用ASTM E84來測(cè)量其火焰?zhèn)鞑ァ６鴮?duì)于松裝材料，由于材料不能按ASTM E84進(jìn)行放置，可采用加拿大底板隧道爐試驗(yàn)(CAN/ULC S102.2)來測(cè)量其火焰?zhèn)鞑ヌ匦浴Ｔ摷幽么蟮装逅淼罓t試驗(yàn)解決了松裝隔熱材料的測(cè)試方法的問題，它將測(cè)試樣品放置在ASTM E84的爐子底部并將燃燒器方向向下對(duì)準(zhǔn)試驗(yàn)樣品。暴露在外的閣樓地板隔熱材料采用ASTM E970的臨界輻射通量試驗(yàn)來對(duì)它們進(jìn)行測(cè)試，并規(guī)定該隔熱材料的臨界輻射通量不小于0.12W/cm2。
美國聯(lián)邦消費(fèi)者產(chǎn)品安全委員會(huì)(CPSC)規(guī)定纖維索松裝隔熱材料按ASTM E970進(jìn)行試驗(yàn)。ASTM E108(UL 790)是專門針對(duì)屋頂遮蓋物的試驗(yàn)方法。ASTM E108包括4個(gè)獨(dú)立的火災(zāi)試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果將材料分為3個(gè)級(jí)別(A，B和C級(jí))，A級(jí)ZUI嚴(yán)格。屋頂遮蓋物試驗(yàn)主要考慮材料的阻燃性，以防止火焰穿過遮蓋物進(jìn)入內(nèi)部結(jié)構(gòu)，除此之外，該標(biāo)準(zhǔn)也對(duì)材料表面的燃燒性也作了要求。試驗(yàn)時(shí)將發(fā)光氣焰燃燒器放在傾斜頂板的邊緣，頂板寬度為1m，試驗(yàn)中控制空氣流量為5.3m/s。用于A，B和C >260
C
2 加拿大對(duì)建筑材料燃燒性能的要求
加拿大建筑和防火規(guī)范委員會(huì)負(fù)責(zé)加拿大的國家建筑規(guī)范。加拿大對(duì)建筑材料防火性能的要求與試驗(yàn)方法與美國類似，材料不燃性的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)是CAN4-S114-M80，隧道爐試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)是CAN/ULC-S102-M88。此外，加拿大還有一個(gè)將測(cè)試樣品置于隧道爐底部的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)-CAN/ULC-S102.2-M88。CAN/ULC-S102.2-M88試驗(yàn)方法的制定主要基于下面3個(gè)目的：
一是針對(duì)水平應(yīng)用的材料，這些材料只有上表面才可能暴露在熱源中；
二是針對(duì)那些試驗(yàn)時(shí)需要輔助支撐的材料，如松裝隔熱材料等，但這些材料在實(shí)際應(yīng)用中本身不需要輔助支撐；
三是用于熱塑性塑料，燃燒時(shí)熱塑性材料會(huì)熔融或滴落。
相比而言，將材料置于頂部的ASTM E84隧道爐試驗(yàn)方法測(cè)得的火焰?zhèn)鞑ブ狄炔牧现糜诘撞康?/span>CAN/ULC-S102.2-M88隧道爐的試驗(yàn)結(jié)果要低些。加拿大鋪底隧道爐試驗(yàn)解決了松裝隔熱材料進(jìn)行燃燒試驗(yàn)的問題。除了一些特殊要求以外，CAN/ULC-S102.2-M88規(guī)定的火焰?zhèn)鞑サ燃?jí)的上限值為25，75或150，在對(duì)材料進(jìn)行判定時(shí)，對(duì)發(fā)煙等級(jí)的規(guī)定值分別為50，100，300和500。CAN/ULC-S107-M87是專門針對(duì)屋頂遮蓋物的燃燒性能試驗(yàn)制定的標(biāo)準(zhǔn)。ZUI近，加拿大一些專家建議將錐形量熱計(jì)作為材料燃燒等級(jí)判定的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法(ULC–S135–04)。
3 歐盟對(duì)建筑材料燃燒性能的要求
歐盟的成員國于2001年頒布了新的燃燒性分級(jí)體系，其目的是希望新的分級(jí)體系取代歐盟現(xiàn)行的大量的不同測(cè)試方法和分級(jí)體系。該新的分級(jí)體系包括兩個(gè)部分：**部分專門針對(duì)鋪地材料(見表1)，另一部分針對(duì)其他所有建筑構(gòu)件材料和產(chǎn)品(見表2)。表1和表2中的下標(biāo)“FL”代表鋪地材料分級(jí)。該分級(jí)體系在歐盟聯(lián)合公報(bào)(Official Journal of the European Communities, OJ L50, 23.2.200, P. 14)以標(biāo)題“EN 13501–1”正式出版。這些分級(jí)體系參照的火災(zāi)案例是墻角火試驗(yàn)，墻角火的試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)是ISO 9705。
建議材料分級(jí)的試驗(yàn)方法和標(biāo)準(zhǔn)具體如下：
1) ISO EN 1182，不燃性試驗(yàn)，對(duì)火災(zāi)無重要貢獻(xiàn)建筑產(chǎn)品的確認(rèn)，用于材料A1、A2、A1FL和A2FL級(jí)的判定；
2) ISO EN 1716，熱值，材料完全燃燒的潛熱，用于材料A1，A2，A1FL，A2FL級(jí)的判定；
3) EN 13823，單個(gè)物件燃燒試驗(yàn)，置于墻角的單個(gè)燃燒物件對(duì)火災(zāi)發(fā)展的貢獻(xiàn)評(píng)價(jià)，用于材料A2，B，C，D級(jí)的判定；
4) ISO EN 11925–2，點(diǎn)燃試驗(yàn)，材料在小火焰作用下的點(diǎn)燃性能評(píng)價(jià)，用于材料B，C，D，E，BFL，CFL，DFL，EFL級(jí)的判定；
5) ISO EN 9239–1，輻射熱源下鋪地材料的燃燒行為，材料水平表面火焰熄滅后的臨界輻射通量評(píng)價(jià)，用于材料A2FL，BFL，CFL，DFL，EFL級(jí)的判定。
4 日本對(duì)建筑材料燃燒性能的要求
日本彩錐形量熱計(jì)的試驗(yàn)結(jié)果將內(nèi)裝飾材料分為3個(gè)級(jí)別，試驗(yàn)方法參照ISO 5660-1，試驗(yàn)時(shí)施加于材料表面的輻射熱流均為50kW/m2，具體的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)如表3所示。
5 國內(nèi)對(duì)建筑材料燃燒性能的要求
我國不僅建立了不燃材料的試驗(yàn)方法，而且還建立了針對(duì)墻壁和天花板內(nèi)裝飾材料燃燒性能試驗(yàn)的三級(jí)分級(jí)體系。此外，還專門針對(duì)鋪地材料建立了兩級(jí)分級(jí)體系。目前，國內(nèi)針對(duì)建筑材料和制品燃燒性能的試驗(yàn)方法有如下一些標(biāo)準(zhǔn)：
1)GB 5464—1999，建筑材料的不燃性試驗(yàn)方法，該試驗(yàn)方法的原理與ISO 1182和ASTM E136類似，用于不燃材料的A級(jí)判定；
2)GB 8625—1988，可燃材料的燃燒性能試驗(yàn)，談試驗(yàn)采用德國的DIN 4102-15火災(zāi)試驗(yàn)裝置來對(duì)墻和天花板隔板裝飾材料燃燒性能作B1和B2級(jí)判定；
3)GB 8626—1988，建筑材料的燃燒性試驗(yàn)，該試驗(yàn)采用Kline燃燒器對(duì)墻和天花板隔板裝飾材料的燃燒性能作B3級(jí)判定；
4)GB 11785—1989，鋪地材料的熱傳遞判定-熱輻射法，該試驗(yàn)方法的原理與ASTM E648和ISO 9239-1類似，臨界輻射通量>4.5 kW/m2的鋪地材料判定為B1級(jí)，臨界輻射通量在4.5~2.3 kW/m2之間的鋪地材料判定為B2級(jí)。
6 結(jié)論
1)隨著社會(huì)的發(fā)展和進(jìn)步，新材料、新技術(shù)層出不窮，必將推動(dòng)火災(zāi)測(cè)試技術(shù)的革新，從而促進(jìn)建筑材料燃燒性能試驗(yàn)方法的進(jìn)步。其中ZUI主要的一個(gè)推動(dòng)力就是防火保護(hù)專業(yè)中相關(guān)工程技術(shù)水平的發(fā)展和提高，目前，人們?cè)絹碓蕉嗟夭捎没馂?zāi)模型來說明防火安全可接受的程度，這必將推動(dòng)火災(zāi)性能試驗(yàn)方法的發(fā)展和改進(jìn)，通過改進(jìn)的測(cè)試方法的試驗(yàn)結(jié)果可以直接用作火災(zāi)模型的數(shù)據(jù)輸入，而那些只能在規(guī)定和有限條件下對(duì)材料防火性能進(jìn)行比較測(cè)試的方法和標(biāo)準(zhǔn)會(huì)逐漸被人們所摒棄。
2)人們可以運(yùn)用火災(zāi)模型將建筑材料在規(guī)定條件下測(cè)得的數(shù)據(jù)與材料在火災(zāi)中的實(shí)際危害性聯(lián)系起來。國際社會(huì)加強(qiáng)性能化或目標(biāo)化建筑規(guī)范的建立和實(shí)施也會(huì)推動(dòng)防火保護(hù)工程技術(shù)的發(fā)展。許多傳統(tǒng)的說明性試驗(yàn)規(guī)范將阻礙性能化試驗(yàn)規(guī)范優(yōu)點(diǎn)的體現(xiàn)。
3)為了對(duì)建筑材料防火性能進(jìn)行統(tǒng)一而可靠的評(píng)價(jià)，應(yīng)盡量采用定量試驗(yàn)來進(jìn)行，而不是采用肉眼觀察的方法。即使性能化試驗(yàn)規(guī)范近期不能實(shí)現(xiàn)，也應(yīng)當(dāng)盡量采用定量試驗(yàn)來評(píng)價(jià)材料的火災(zāi)安全性能，以保證說明性規(guī)范的合理性。
4)目前建筑材料試驗(yàn)規(guī)范的發(fā)展趨勢(shì)，一是采用新的標(biāo)準(zhǔn)火災(zāi)測(cè)試方法取代那些只能給材料簡(jiǎn)單定級(jí)的的舊試驗(yàn)方法，這些新的試驗(yàn)方法一方面可以為數(shù)學(xué)火災(zāi)模型提供數(shù)據(jù)輸入，另一方面還能進(jìn)行火災(zāi)危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)；二是采用實(shí)體火災(zāi)試驗(yàn)來確定小型試驗(yàn)和模型的有效性。
5)采用性能化試驗(yàn)規(guī)范取代說明性防火規(guī)范。取消材料特別許可試驗(yàn)，采用熱釋放率來評(píng)價(jià)材料的燃燒性能，用更科學(xué)的方法(精確的數(shù)據(jù)、試驗(yàn)和測(cè)試方法)對(duì)材料的燃燒性能作出公正的評(píng)價(jià)，已成為發(fā)展趨勢(shì)。
6)人們?cè)谙Ｍ虏牧虾偷臀ｋU(xiǎn)性材料出現(xiàn)的同時(shí)，還應(yīng)當(dāng)建立新標(biāo)準(zhǔn)和方法來對(duì)材料的燃燒性能作出科學(xué)的評(píng)價(jià)。
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